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太赫兹量子级联激光器中有源区上激发态电子向高能级泄漏的研究

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李金锋, 万婷, 王腾飞, 周文辉, 莘杰, 陈长水. 2019: 太赫兹量子级联激光器中有源区上激发态电子向高能级泄漏的研究, 物理学报, 68(2): 35-40. doi: 10.7498/aps.68.20181882
引用本文: 李金锋, 万婷, 王腾飞, 周文辉, 莘杰, 陈长水. 2019: 太赫兹量子级联激光器中有源区上激发态电子向高能级泄漏的研究, 物理学报, 68(2): 35-40. doi: 10.7498/aps.68.20181882
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Li Jin-Feng, Wan Ting, Wang Teng-Fei, Zhou Wen-Hui, Xin Jie, Chen Chang-Shui. 2019: Electrons leakage from upper laser level to high energy levels in active regions of terahertz quantum cascade lasers, Acta Physica Sinica, 68(2): 35-40. doi: 10.7498/aps.68.20181882
Citation: Li Jin-Feng, Wan Ting, Wang Teng-Fei, Zhou Wen-Hui, Xin Jie, Chen Chang-Shui. 2019: Electrons leakage from upper laser level to high energy levels in active regions of terahertz quantum cascade lasers, Acta Physica Sinica, 68(2): 35-40. doi: 10.7498/aps.68.20181882
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太赫兹量子级联激光器中有源区上激发态电子向高能级泄漏的研究

  • 华南师范大学信息光电子科技学院,广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室,广州市特种光纤光子器件与应用重点实验室,广州 510006

  • 华南师范大学信息光电子科技学院,广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室,广州市特种光纤光子器件与应用重点实验室,广州 510006;江门珠西激光智能科技有限公司,江门 529000

Electrons leakage from upper laser level to high energy levels in active regions of terahertz quantum cascade lasers

  • 摘要: 利用热力学统计理论和激光器输出特性理论,建立了太赫兹量子级联激光器(THz QCL)有源区中上激发态电子往更高能级电子态泄漏的计算模型,以输出功率度量电子泄漏程度研究分析了晶格温度和量子阱势垒高度对电子泄漏的影响.数值仿真结果表明,晶格温度上升会加剧电子泄漏,并且电子从上激发态泄漏到束缚态的数量大于泄漏到阱外连续态,同时温度的上升也会降低激光输出功率.增加量子阱势垒高度能抑制电子泄漏,并且有源区量子阱结构中存在一个最优量子阱势垒高度.THz QCL经过最优量子阱势垒高度优化后,工作温度得到提升,其输出功率相比于以往的结果也有所提高.研究结果对优化THz QCL有源区结构、抑制电子泄漏和改善激光器输出特性有指导作用.
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太赫兹量子级联激光器中有源区上激发态电子向高能级泄漏的研究

  • 华南师范大学信息光电子科技学院,广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室,广州市特种光纤光子器件与应用重点实验室,广州 510006
  • 华南师范大学信息光电子科技学院,广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室,广州市特种光纤光子器件与应用重点实验室,广州 510006;江门珠西激光智能科技有限公司,江门 529000

摘要: 利用热力学统计理论和激光器输出特性理论,建立了太赫兹量子级联激光器(THz QCL)有源区中上激发态电子往更高能级电子态泄漏的计算模型,以输出功率度量电子泄漏程度研究分析了晶格温度和量子阱势垒高度对电子泄漏的影响.数值仿真结果表明,晶格温度上升会加剧电子泄漏,并且电子从上激发态泄漏到束缚态的数量大于泄漏到阱外连续态,同时温度的上升也会降低激光输出功率.增加量子阱势垒高度能抑制电子泄漏,并且有源区量子阱结构中存在一个最优量子阱势垒高度.THz QCL经过最优量子阱势垒高度优化后,工作温度得到提升,其输出功率相比于以往的结果也有所提高.研究结果对优化THz QCL有源区结构、抑制电子泄漏和改善激光器输出特性有指导作用.

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